package com.zs.letcode.top_interview_questions;

import java.util.*;

/**
 * 二叉搜索树中第K小的元素
 * 给定一个二叉搜索树的根节点 root ，和一个整数 k ，请你设计一个算法查找其中第k个最小元素（从 1 开始计数）。
 * <p>
 * 示例 1：
 * <p>
 * 输入：root = [3,1,4,null,2], k = 1
 * 输出：1
 * 示例 2：
 * <p>
 * 输入：root = [5,3,6,2,4,null,null,1], k = 3
 * 输出：3
 * <p>
 * 提示：
 * <p>
 * 树中的节点数为 n 。
 * 1 <= k <= n <= 104
 * 0 <= Node.val <= 104
 * <p>
 * 进阶：如果二叉搜索树经常被修改（插入/删除操作）并且你需要频繁地查找第 k 小的值，你将如何优化算法？
 * <p>
 * 相关标签
 * 树
 * 二分查找
 * <p>
 * 作者：力扣 (LeetCode)
 * 链接：https://leetcode-cn.com/leetbook/read/top-interview-questions/xazo8d/
 * 来源：力扣（LeetCode）
 * 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。
 *
 * @author madison
 * @description
 * @date 2021/6/9 08:56
 */
public class Chapter45 {
    public static void main(String[] args) {

    }

    /**
     * Definition for a binary tree node.
     */
    private class TreeNode {
        int val;
        TreeNode left;
        TreeNode right;

        TreeNode() {
        }

        TreeNode(int val) {
            this.val = val;
        }

        TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
            this.val = val;
            this.left = left;
            this.right = right;
        }
    }

    private class Solution {
        /**
         * 方法一：递归
         * 通过构造 BST 的中序遍历序列，则第 k-1 个元素就是第 k 小的元素。
         */
        public int kthSmallest(TreeNode root, int k) {
            List<Integer> nums = inorder(root, new ArrayList<>());
            return nums.get(k - 1);
        }

        private List<Integer> inorder(TreeNode root, ArrayList<Integer> arr) {
            if (root == null) {
                return arr;
            }
            inorder(root.left, arr);
            arr.add(root.val);
            inorder(root.right, arr);
            return arr;
        }

        /**
         * 方法二：迭代
         */
        public int kthSmallest1(TreeNode root, int k) {
            Deque<TreeNode> stack = new LinkedList<>();
            while (true) {
                while (root != null) {
                    stack.add(root);
                    root = root.left;
                }
                root = stack.removeLast();
                if (--k == 0) {
                    return root.val;
                }
                root = root.right;
            }
        }

        public int kthSmallest2(TreeNode root, int k) {
            int count = 0;
            Deque<TreeNode> stack = new ArrayDeque<>();
            TreeNode node = root;
            stack.push(node);
            while (!stack.isEmpty() && count < k) {
                if (node == null) {
                    //左孩子为空，出栈栈顶元素
                    node = stack.pop();
                    count++;
                    if (count == k) {
                        return node.val;
                    }
                    //右孩子不为空，入栈
                    if (node.right != null) {
                        stack.push(node.right);
                    }
                    node = node.right;
                } else {
                    //左孩子不为空，左节点入栈
                    if (node.left != null) {
                        stack.push(node.left);
                    }
                    node = node.left;
                }
            }
            return root.val;
        }
    }
}
